CH637095A5

CH637095A5 - DEVICE FOR ALIGNING A MOVABLE OBJECT, AND USE OF THE DEVICE ON A FORKLIFT.

Info

Publication number: CH637095A5
Application number: CH401179A
Authority: CH
Inventors: Sten Hugo Nils Ahlbom
Original assignee: Volvo Ab
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1983-07-15
Also published as: GB2019809B; GB2019809A; IT7948870A0; FR2424226A1; FR2424226B1; CA1147437A; US4279328A; ES480023A1; IT1116541B; JPS54144658A; SE7804927L; DE2916056A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ausrichtung eines beweglichen Objektes, beispielsweise eines Hebemittels oder eines Werkzeuges, in eine bestimmte Stellung relativ zu einem zweiten Objekt, beispielsweise zu einer Last oder einem Werkstück, und die Verwendung der Vorrichtung an einem Gabelstapler. The invention relates to a device for aligning a movable object, for example a lifting device or a tool, into a specific position relative to a second object, for example a load or a workpiece, and the use of the device on a forklift.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und preiswerte Vorrichtung zu schaffen, mit der automatisch und mit grosser Präzision eine exakte Ausrichtung der Lage des beweglichen Objektes relativ zu einem zweiten Objekt möglich ist, nachdem die Objekte durch andere Mittel grob zueinander ausgerichtet worden sind. The invention has for its object to provide a simple and inexpensive device with which an exact alignment of the position of the movable object relative to a second object is possible automatically and with great precision after the objects have been roughly aligned with each other by other means.

Dies wird erfindungsgemäs durch eine Vorrichtung erreicht, die gekennzeichnet ist durch Lichtabgabemittel zur Beleuchtung des zweiten Objektes, so dass auf dem zweiten Objekt ein Bild aus hellen und dunklen Bereichen geschaffen wird, einen photoelektrischen Detektor, welcher zusammen mit dem beweglichen Objekt zur Abtastung des Bildes beweglich ist, eine elektronische Steuerausrüstung, welche mit dem photoelektrischen Detektor zur Aufnahme von Signalen desselben verbunden ist, und eine Betätigungsausrüstung für das bewegliche Objekt, die mit der Steuerausrüstung verbunden ist, um Signale von der Steuerausrüstung zu empfangen und das bewegliche Objekt in Abhängigkeit von den Signalen des photoelektrischen Detektors zur Steuerausrüstung auszurichten. This is achieved according to the invention by a device which is characterized by light-emitting means for illuminating the second object, so that an image of light and dark areas is created on the second object, a photoelectric detector which, together with the movable object, is movable for scanning the image is electronic control equipment connected to the photoelectric detector for picking up signals thereof, and moving object operating equipment connected to the control equipment to receive signals from the control equipment and the moving object in response to the signals of the photoelectric detector to the control equipment.

Diese Vorrichtung ist insbesondere geeignet für die Verwendung in Verbindung mit ferngesteuerten Güterfahrzeugen, vorzugsweise ferngesteuerten Gabelstaplern, um die Gabel beispielsweise exakt und genau auf eine Ladepalette in einem Palettenregal auszurichten, nachdem der Gabelstapler grob mit Hilfe des Fernsteuersystems vor dem Regal ausgerichtet wurde, wobei dieses Fernsteuersystem beispielsweise ein elektrischer Steuerdraht ist, welcher im Boden angeordnet ist. This device is particularly suitable for use in connection with remote-controlled goods vehicles, preferably remote-controlled forklifts, for example to align the fork exactly and precisely on a loading pallet in a pallet rack after the forklift has been roughly aligned in front of the shelf using the remote control system, this remote control system for example, an electrical control wire which is arranged in the floor.

Die Erfindung basiert auf der Idee, anstatt Markierungen auf dem zweiten Objekt, beispielsweise Magnetstreifen für die elektromagnetische Detektion, die Form und die Struktur des Objektes zu verwenden und mit Hilfe einer Lichtquelle das zweite Objekt so anzustrahlen, dass durch Schatten und Reflektionen ein bestimmtes Bild des Objektes geschaffen wird, welches dann elektrooptisch erfasst wird. Solch eine Lösung garantiert eine hohe Genauigkeit und eine schnelle Messung mit vertretbaren Kosten und birgt wesentliche Vorteile in sich, insbesondere in Verbindung mit der Handhabung von Paletten, welche oft einer rauhen Behandlung unterworfen werden, und zwar mit dem Risiko, dass separate Markierungen, welche auf der Palette angebracht worden sind, wie Magnetstreifen, beschädigt oder entfernt werden. The invention is based on the idea of using markings on the second object, for example magnetic strips for electromagnetic detection, the shape and structure of the object, and using a light source to illuminate the second object in such a way that shadows and reflections form a specific image of the object Object is created, which is then recorded electro-optically. Such a solution guarantees high accuracy and quick measurement at reasonable costs and has significant advantages, in particular in connection with the handling of pallets, which are often subjected to rough treatment, with the risk that separate markings appear on them attached to the pallet, such as magnetic strips, are damaged or removed.

2 2nd

s s

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

637095 637095

Dadurch wird dann ein Einführen der Gabelzinken des Gabelstaplers unmöglich. This then makes it impossible to insert the forks of the forklift.

Eine Standard-Palette, eine sogenannte «Europa-Palette», hat an der Seite, von der die Palette aus hochgehoben wird, die auch die kurze Seite ist, unter der tragenden Ladeplattform drei im Abstand voneinander liegende Fussblöcke. Der Abstand zwischen diesen Fussblöcken bildet Öffnungen, durch die die Gabelzinken des Gabelstaplers eingeführt werden. Bei der Verwendung der Erfindung an einem derartigen Gabelstapler wird die besondere Form der Ladepalette auf vorteilhafte Weise dahingehend verwendet, dass ein Bild erzeugt wird, welches aus unterschiedlichen, hellen und dunklen Feldbereichen besteht. Wenn diese Seite der Palette angeleuchtet wird, werden hellere Feldbereiche erzielt, wo die Blöcke liegen, und dunklere Bereiche in den Zwischenbereichen für die Gabelzinken. Mit Hilfe dieses Bildes kann die erfindungsgemässe Vorrichtung die erforderliche Korrektur der Vertikal- und Seitenpositionierung der Gabelzinken eines Gabelstaplers vornehmen, so dass die Gabelzinken genau vor die dunkleren Feldbereiche gelangen, und zwar unabhängig von Unregelmässigkeiten des Bodens, der Elastizität der Gabelaufhängung, von dimensionsmässigen Ungenauig-keiten des Paletten regels usw... A standard pallet, a so-called "European pallet", has three blocks at a distance from each other on the side from which the pallet is lifted, which is also the short side, under the load-bearing loading platform. The distance between these foot blocks forms openings through which the forks of the forklift are inserted. When using the invention on such a forklift, the special shape of the loading pallet is used advantageously in that an image is generated which consists of different, light and dark field areas. When this side of the pallet is illuminated, lighter areas of the field where the blocks are located and darker areas in the intermediate areas for the forks are obtained. With the help of this picture, the device according to the invention can make the necessary correction of the vertical and side positioning of the fork tines of a forklift truck, so that the fork tines arrive exactly in front of the darker field areas, regardless of irregularities in the ground, the elasticity of the fork suspension, or dimensional inaccuracies. of the pallet rule, etc.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen: Details and advantages of the invention result from the following description of the exemplary embodiments shown purely schematically in the drawings. Show it:

Fig. 1 a und 1 b perspektivische Ansichten der Vorderseite eines Teils eines reichweiten Lastwagens mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung, 1 a and 1 b are perspective views of the front of a part of a long-range truck with the device according to the invention,

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1, jedoch mit der Lastgabel in der untersten Stellung, 2 is a view corresponding to FIG. 1, but with the load fork in the lowest position,

Fig. 3 a und 3b perspektivische Ansichten des Lastwagens gemäss Fig. 1 und 2 von der Seite, 3 a and 3b perspective views of the truck according to FIGS. 1 and 2 from the side,

Fig. 4a und 4b schematische Seitenansichten mit der Darstellung der Vertikalstellung einer Lastgabel im Vehältnis zu einer beladenen Palette, 4a and 4b are schematic side views showing the vertical position of a load fork in the vehicle to a loaded pallet,

Fig. 4c eine Draufsicht auf die Lastgabel und die Ladepalette mit der Darstellung der seitlichen Lage der Lastgabel, 4c is a plan view of the load fork and the loading pallet with the representation of the lateral position of the load fork,

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung und Fig. 5 is a block diagram of an embodiment of the device according to the invention and

Fig. 6 eine schematische Vorderansicht der Anordnung für das Verschwenken einer Kamera und der Scheinwerfer. Fig. 6 is a schematic front view of the arrangement for pivoting a camera and the headlights.

Fig. 1 bis 3 zeigen den vorderen Abschnitt eines Reich-weiten-Lastwagens. Der Lastwagen hat ein von Rädern getragenes Untergestell 1, welches mit einer im einzelnen nicht weiter dargestellten Ausrüstung versehen ist, mit der der Lastwagen von einer abseits liegenden Stelle gesteuert werden kann. Diese Ausrüstung kann den an sich bekannten Ausrüstungen entsprechen und dabei eine Antenne zur Aufnahme von Signalen aufweisen, die von einem Steuerdraht im Boden ausgehen, auf dem der Lastwagen läuft. Weiterhin kann diese Ausrüstung eine Lenkung und eine Steuerausrüstung zum Steuern der Lenkung sowie Antriebsmotoren aufweisen, die mit den Rädern gekuppelt sind. Diese gesamte Vorrichtung funktioniert aufgrund der von der Antenne aufgefangenen Signale. Figures 1 to 3 show the front section of a range truck. The truck has a wheel-supported underframe 1, which is provided with equipment, not shown in detail, with which the truck can be controlled from a remote location. This equipment can correspond to the equipment known per se and in this case have an antenna for receiving signals originating from a control wire in the floor on which the truck is running. Furthermore, this equipment can have a steering system and control equipment for controlling the steering system, as well as drive motors which are coupled to the wheels. This entire device works based on the signals picked up by the antenna.

Auf dem Untergestell 1 ist für eine horizontale Versetzung relativ zum Untergestell ein Mast 2 angeordnet. Der Mast 2 sowie die Geräte zum horizontalen Versetzen des Mastes relativ zum Untergestell 1 können eine herkömmliche Konstruktion aufweisen und werden daher im einzelnen nicht weiter dargestellt und beschrieben. Eine dem Anheben von Lasten dienende Lastgabel 3 ist vertikal und seitlich verschiebbar auf dem Mast 2 angeordnet, wie dies dem Stand der Technik entspricht. A mast 2 is arranged on the base frame 1 for horizontal displacement relative to the base frame. The mast 2 and the devices for horizontally displacing the mast relative to the base frame 1 can have a conventional construction and are therefore not shown or described in detail. A load fork 3 serving for lifting loads is arranged vertically and laterally displaceably on the mast 2, as corresponds to the prior art.

Der zuvor beschriebene Lastwagen in seiner ferngesteuerten Version ist dazu bestimmt, Teil eines automatischen oder halbautomatischen Systems zum Handhaben von Einheitslasten zu sein, d.h. zum automatischen Beladen oder Entladen von Regalen mit Güter tragenden Paletten bestimmten Standards, beispielsweise einer sogenannten Europa-Palette. Mit Hilfe der zuvor genannten Fernsteuerungsausrüstung oder mit einer anderen geeigneten Lenkausrüstung wird der Lastwagen in die gewünschte Wirkstellung vor ein Palettenregal geleitet, welches aus mehreren Fächern besteht. Der Lastwagen wird mit der Gabel 3 auf das Palettenregal zu ausgerichtet und nimmt über den Steuerdraht eine Information auf, auf welchem Niveau die Palette aufgegriffen werden soll. Der Abstand zwischen dem Lastwagen und der Regallage ist innerhalb bestimmter Toleranzen vorgegeben. Der Lastwagen steht also so, dass nur durch Manövrieren des Mastes 2 und der Gabel 3 nach oben/unten und ein seitliches Verschieben der Gabel die Zinken der Gabel in die Gabeltaschen der bestimmten Palette eingesetzt werden können. Danach wird die Palette aufgegriffen und angehoben, so dass die Lastgabel mit der Last in die normale Antriebslage des Lastwagens zurückgefahren werden kann. The remote controlled version of the truck described above is intended to be part of an automatic or semi-automatic system for handling unit loads, i.e. For the automatic loading or unloading of shelves with pallets carrying goods, certain standards, for example a so-called European pallet. With the help of the above-mentioned remote control equipment or with other suitable steering equipment, the truck is guided into the desired operative position in front of a pallet rack which consists of several compartments. The truck is aligned with the fork 3 towards the pallet rack and receives information about the level at which the pallet is to be picked up via the control wire. The distance between the truck and the shelf location is specified within certain tolerances. The truck is so positioned that only by maneuvering the mast 2 and the fork 3 up / down and moving the fork sideways can the tines of the fork be inserted into the fork pockets of the specific pallet. The pallet is then picked up and lifted so that the load fork with the load can be moved back into the normal drive position of the truck.

Infolge der Unregelmässigkeiten der Bodenoberfläche, infolge der Elastizität der Gabelaufhängung, der Dimensionsgenauigkeiten des Palettenregals, der Bemessungsfehler der vertikalen Bemessungsvorrichtung, der Neigung des Mastes 2 usw., ist es notwendig, präzise die vertikale und die seitliche Lage der ausgewählten Palette relativ zur Gabel 3 bemessen zu können und daraufhin die erforderliche Steuerkorrektur vornehmen zu können, um die Gabel in die Gabeltaschen der Palette einführen zu können. Due to the irregularity of the floor surface, due to the elasticity of the fork suspension, the dimensional accuracy of the pallet rack, the design errors of the vertical design device, the inclination of the mast 2, etc., it is necessary to precisely measure the vertical and lateral position of the selected pallet relative to the fork 3 to be able to and then make the necessary tax correction to be able to insert the fork into the fork pockets of the pallet.

Für diesen Zweck ist der dargestellte Lastwagen mit einer Palettenabtastvorrichtung entsprechend der Erfindung versehen, welche auf einer elektro-optischen Technik einer Nicht-Berührungsmessung beruht. Die Palettenabtastvorrichtung umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung in Form von zwei Scheinwerfern 4 und einem elektro-optischen Detektor oder einer Kamera 5, deren aktives Sichtfeld durch die Scheinwerfer 4 homogen ausgeleuchtet wird. Die Scheinwerfer 4 sind elastisch an einem Querbaum oder an einer Querwelle 6 befestigt. Diese Querwelle 6 wird vom unteren Ende von zwei Führungen 7 getragen, die frei verschiebbar in Lagern 8 der Gabel 3 gelagert sind. An den oberen Enden der Führungen 7 befindet sich ein Anschlag 13, welcher die untere Endlage im Verhältnis zur Gabel 3 bestimmt. Die Kamera 5 befindet sich auf einem Schlitten 9 zwischen den Führungen 7, so dass die Kamera 5 zwischen den Scheinwerfern 4 erhöht angeordnet ist. Am oberen Ende einer der Führungen 7 befindet sich ein Schalter 10 für die Kamera. Dieser Schalter 10 ist so angeordnet, dass er die Kamera abschaltet, wenn die Scheinwerfer 4 und die Kamera 5 aus einer Stellung gemäss Fig. 1 in eine Stellung gemäss Fig. 2 in Richtung auf das Bodenniveau abgesenkt worden sind (siehe ebenso Fig. 4a und 4b). Dadurch, dass der Palettenabtaster entsprechend der dargestellten und beschriebenen Weise anhebbar und absenkbar ist, ist dieser hinter der Gabel 3 sogar dann gut geschützt, wenn diese abgesenkt wird, um Paletten auf dem Boden abzusetzen, oder vom Boden aufzunehmen. For this purpose, the truck shown is provided with a pallet scanning device according to the invention, which is based on an electro-optical technique of a non-contact measurement. The pallet scanning device comprises an illumination device in the form of two headlights 4 and an electro-optical detector or a camera 5, the active field of view of which is homogeneously illuminated by the headlights 4. The headlights 4 are elastically fastened to a cross beam or to a cross shaft 6. This cross shaft 6 is supported by the lower end of two guides 7, which are freely displaceably mounted in bearings 8 of the fork 3. At the upper ends of the guides 7 there is a stop 13 which determines the lower end position in relation to the fork 3. The camera 5 is located on a carriage 9 between the guides 7, so that the camera 5 is arranged elevated between the headlights 4. At the upper end of one of the guides 7 there is a switch 10 for the camera. This switch 10 is arranged in such a way that it switches off the camera when the headlights 4 and the camera 5 have been lowered from a position according to FIG. 1 to a position according to FIG. 2 in the direction of the floor level (see also FIGS. 4a and 4b). Because the pallet scanner can be raised and lowered in the manner shown and described, it is well protected behind the fork 3 even when it is lowered to place pallets on the floor or pick it up from the floor.

Fig. 4a bis Fig. 4c illustrieren die Plazierung und Einstellung der Lastgabel 3, der Scheinwerfer 4 und der Kamera 5 vor einer Ladepalette L, die eine sogenannte Europa-Palette sein kann, deren Anhebeseite S 800 mm breit ist und deren im Querschnitt quadratischen Fussblöcke 11 eine Seitenlänge von 100 mm aufweisen. Wie dies aus Fig. 4a ersichtlich ist (siehe ebenso Fig. 1), sind die Scheinwerfer 4 und die Kamera 5 in allen Hebelagen, mit Ausnahme des Aufnehmens einer Palete vom Bodenniveau, unterhalb der Gabel 3 derart angeordnet, dass eine Last nicht die Sicht der Kamera nach s 4a to 4c illustrate the placement and adjustment of the load fork 3, the headlights 4 and the camera 5 in front of a loading pallet L, which can be a so-called European pallet, the lifting side S of which is 800 mm wide and the foot blocks which are square in cross section 11 have a side length of 100 mm. As can be seen from Fig. 4a (see also Fig. 1), the headlights 4 and the camera 5 in all lifting positions, with the exception of picking up a pallet from the floor level, are arranged below the fork 3 such that a load does not obscure the view the camera after p

io io

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

SO SO

55 55

60 60

65 65

637095 637095

4 4th

vorne behindert. Die Kamera 5 ist ein wenig nach vorne geneigt, so dass die optische Achse a die vertikale vordere Ebene P der Palette L in einem Winkel a schneidet, welche ein wenig vom Einfallswinkel 0° abweicht (90° zur Vorderseite). Der Winkel a ist so gewählt, dass die optische Achse der Kamera nicht gerade den Hohlraum 12 zwischen den Blöcken 11 der Palette durchläuft. Dies bedeutet, dass die Kamera 5 nicht in gerader Richtung durch die Palette «sehen» kann. Das Sichtfeld entlang der optischen Achse ist durch die obere (oder untere) Horizontalebene der Palette begrenzt. Der kleinste Winkel a wird so durch die Dimensionen der Palette L bestimmt, d.h. durch das Verhältnis zwischen der Höhe h und der Länge 1 der Gabeltaschen 12. Diese Anordnung der Kamera verhindert, dass diese Licht aus dem Bereich hinter der Palette (von der Gabel 3 aus gesehen) aufgreift und dieses Licht dann als einen Teil des Objektes in der Objektebene, d.h. in der Ebene P entlang der Vorderseite der Palette L, missdeutet. disabled in the front. The camera 5 is tilted a little forward so that the optical axis a intersects the vertical front plane P of the pallet L at an angle a which deviates a little from the angle of incidence 0 ° (90 ° to the front). The angle a is chosen so that the optical axis of the camera does not exactly pass through the cavity 12 between the blocks 11 of the pallet. This means that the camera 5 cannot "see" through the pallet in a straight direction. The field of view along the optical axis is limited by the upper (or lower) horizontal plane of the pallet. The smallest angle a is thus determined by the dimensions of the pallet L, i.e. by the relationship between the height h and the length 1 of the fork pockets 12. This arrangement of the camera prevents it from picking up light from the area behind the pallet (as seen from the fork 3) and then this light as part of the object in the Object level, ie in plane P along the front of the pallet L, misinterpreted.

Die Scheinwerfer 4 sind so angeordnet, dass sie die Vorderseite der Palette unter einem Einfallswinkel von ungefähr 0° beleuchten, um einen Kontrast zwischen den Fussblöcken 11 in der Objektebene und dem Hohlraum in den Gabeltaschen 12 so wirkungsvoll wie möglich herzustellen. Diese Kontrastwirkung erklärt sich mehr noch dadurch, das die Lichtstrahlen nahezu parallel mit den horizontalen Grenzflächen der Gabeltaschen verlaufen. Aus diesem Grund und zur Erzielung einer homogenen Ausleuchtung der Objektebene sind die Scheinwerfer 4 im wesentlichen in demselben Abstand voneinander angeordnet wie die äusseren Fussblöcke 11 der Palette L, so dass die Scheinwerfer 4 gerade vor den Fussblöcken 11 zu liegen kommen, wenn die Gabel 3 korrekt ausgerichtet ist. The headlights 4 are arranged so that they illuminate the front of the pallet at an angle of incidence of approximately 0 ° in order to create a contrast between the foot blocks 11 in the object plane and the cavity in the fork pockets 12 as effectively as possible. This contrasting effect can be explained even more by the fact that the light rays run almost parallel to the horizontal interfaces of the fork pockets. For this reason and in order to achieve homogeneous illumination of the object plane, the headlights 4 are arranged at substantially the same distance from one another as the outer foot blocks 11 of the pallet L, so that the headlights 4 come to lie just in front of the foot blocks 11 when the fork 3 is correct is aligned.

Der Zweck der zuvor beschriebenen Ausrichtung der Scheinwerfer 4 und des elektro-optischen Detektors oder der Kamera 5 im Verhältnis zur Palette L besteht in der Ermöglichung der Schaffung eines Bildes der Palette, welches auf einfache und unzweideutige Weise die wesentlichen, geometrisch leicht erfassbaren Eigenschaften der Palette wiedergibt. Durch Anordnung der Kamera 5 im wesentlichen senkrecht vor den Seiten der Palette und durch Verwendung von Kontrasten in der Objektebene P zwischen einer beleuchteten, flachen Oberfläche und benachbarten Hohlräumen, d.h. zwischen der Stirnfläche der Fussblöcke 11 und den Gabeltaschen 12, wird ein dreidimensionales Muster in ein zweidimensionales Muster reduziert, wobei im Bild einfache und gut definierte Flächen vorliegen, die ein definiertes Muster bilden. The purpose of the alignment of the headlights 4 and the electro-optical detector or the camera 5 described above in relation to the pallet L is to enable the creation of an image of the pallet which, in a simple and unambiguous manner, has the essential, geometrically easily detectable properties of the pallet reproduces. By arranging the camera 5 substantially perpendicularly in front of the sides of the pallet and by using contrasts in the object plane P between an illuminated, flat surface and adjacent cavities, i.e. between the end face of the foot blocks 11 and the fork pockets 12, a three-dimensional pattern is reduced to a two-dimensional pattern, with simple and well-defined surfaces being present in the image, which form a defined pattern.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform besteht der lichtempfindliche Detektor der Kamera 5 aus einer Anzahl von Photodioden, welche auf an sich bekannte Weise in einer Linie angeordnet sind (sogenannter Reihendetektor) und welche alle gleichzeitig beleuchtet werden. Die Reihe ist in der Bildebene der Kamera derart montiert, dass die Linie, entlang der die Detektorelemente angeordnet sind, nahezu parallel zur oberen Ebene (Horizontale) der Palette liegt. Das Videosignal, welches bei der Auswertung der Dioden (in Reihenform) erzeugt wird, ist im wesentlichen als Impulskette mit einem Spannungsimpuls jeder Diode ausgebildet, dessen Grösse eine Funktion der gesammelten Einfallsstrahlung während der Belichtungszeit ist. Das Videosignal entspricht dem Signal einer Linearabtastung in einer Fernsehkamera. Das Ergebnis der Belichtung ist dann ein eindimensionales Bild. Damit dieses Bild ausreicht, die Lage der Palette L seitlich zur Gabel 3 (die optische Achse der Kamera) zu bestimmen, ist die seitliche Ausdehnung des Bildwinkels der Kamera zumindest so lang wie die Länge S der Anhebeseite der Palette L zuzüglich dem maximal zulässigen Seitenfehler. In anderen Worten sollte die seitliche Reichweite der Kamera grösser sein als der Toleranzfehler bei der Ausrichtung und Anordnung mit dem automatischen Fernsteuersystem, welches im Zusammenhang mit dem ferngelenkten Lastwagen verwendet wird. Da die Kamera 5 mit der Gabel 3 beweglich ist, wird das erforderliche Abtasten bei Verwendung einer eindimensionalen Kamera zur Bestimmung der Vertikallage durch Bild-für-Bild-Belichten der Kamera oder des Reihendetektors 5 erzielt, ähnlich wie bei einer Bewegtbildkamera, während die Gabel innerhalb des Bereiches, in der die zu erwartende Palette gesucht wird, angehoben oder abgesenkt wird. In the embodiment described above, the light-sensitive detector of the camera 5 consists of a number of photodiodes, which are arranged in a line in a manner known per se (so-called row detector) and which are all illuminated simultaneously. The row is mounted in the image plane of the camera in such a way that the line along which the detector elements are arranged is almost parallel to the upper plane (horizontal) of the pallet. The video signal which is generated during the evaluation of the diodes (in series form) is essentially designed as a pulse chain with a voltage pulse of each diode, the size of which is a function of the incident radiation collected during the exposure time. The video signal corresponds to the signal of a linear scan in a television camera. The result of the exposure is then a one-dimensional image. So that this image is sufficient to determine the position of the pallet L to the side of the fork 3 (the optical axis of the camera), the lateral extent of the image angle of the camera is at least as long as the length S of the lifting side of the pallet L plus the maximum permissible lateral error. In other words, the lateral range of the camera should be greater than the tolerance error in the alignment and arrangement with the automatic remote control system used in connection with the remotely controlled truck. Since the camera 5 is movable with the fork 3, the scanning required when using a one-dimensional camera to determine the vertical position is achieved by image-by-image exposure of the camera or the row detector 5, similarly to a moving-image camera, while the fork is inside the area in which the expected pallet is searched for, raised or lowered.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm der Palettenabtastvorrich-tung entsprechend der Erfindung. Die Kamera 5 enthält einen Photodiodendetektor des «Linearreihen»-Typs mit Steuerelektronik und Verstärker und ist mit der Steuerausrüstung 20 gekuppelt, die einen Mikrocomputer 21, eine Schwellwertdetektor- und Signaladaptereinheit 23 und einen D/A-Wandler 24 umfasst. Die Steuerausrüstung 20 ist mit der Betätigungsausrüstung 22 verbunden, welche an die Geräte des Lastwagens Signale abgibt, die die Lage der Gabel 3 steuern. Beispielsweise kann die Betätigungsausrüstung 22 Magnetventile steuern, welche auf an sich bekannte Art und Weise den Strömungsmittelstrom zu und von hydraulischen Stellgeräten für die Gabel 3 steuern. Fig. 5 shows a block diagram of the pallet scanner according to the invention. The camera 5 contains a “linear array” type photodiode detector with control electronics and amplifier and is coupled to the control equipment 20, which comprises a microcomputer 21, a threshold value detector and signal adapter unit 23 and a D / A converter 24. The control equipment 20 is connected to the actuation equipment 22, which emits signals to the devices of the truck that control the position of the fork 3. For example, the actuation equipment 22 can control solenoid valves which control the flow of fluid to and from hydraulic actuators for the fork 3 in a manner known per se.

Der Lastwagen empfängt über ein Fernsteuersystem, beispielsweise den zuvor genannten Steuerdraht, eine Information dahingehend, welche Palette aus dem Palettenregal entnommen werden soll. Diese Information erhält Daten, die die Lage auf dem Boden entsprechend der Lage der fraglichen Palette und die Höhe, in der die Palette liegt, betreffen. Alternativ kann die Zahl der Palette in vertikaler Richtung angegeben werden, beispielsweise die oberste, die dritte von unten usw. Wenn der Lastwagen die gewählte Position auf dem Boden eingenommen hat, in der die Gabel 3 auf das Palettenregal weist, wird die Gabel mit den Scheinwerfern 4 und der Kamera 5 angehoben. Wenn die untere Grenze des Abtastbereiches erreicht ist, werden die Scheinwerfer eingeschaltet und die Kamera in Gang gesetzt. Infolge der Tatsache, dass die Paletten, je nachdem ob sie alt oder neu, nass oder trocken sind, dunkler oder heller sein können, wird jedes andere Bild mit einem Schwell wert im Computer 21 abgeschätzt, welches sehr dunklen Paletten entspricht und jedes andere Bild mit einem Schwellwert, welcher den hellen Paleten entspricht. Die Gabel wird zur oberen Grenze des Abtastbereiches angehoben und der Computer speichert die Information, ob eine annehmbare Palette das Sichtfeld passiert hat und welche Schwellwerteinstellung die meisten «Treffer» (hits) registriert hat. Die beste Einstellung wird verriegelt und die Gabel 3 wird langsam für eine hohe Präzision und eine Reduzierung der Schwingungen des Mastes 2 abgesenkt. Das Absenken wird fortgesetzt, bis die Palette während einer vorbestimmten Zahl von Belichtungen in einer Folge (möglicherweise mit unterschiedlichen Abständen) identifiziert wurde, woraufhin die Gabel angehalten und der seitliche Fehler bestimmt wird. Die Steuerausrüstung 20 gibt ein Signal in Abhängigkeit von der Grösse des Seitenfehlers an die Betätigungsausrüstung 22, welche auf die Einrichtungen für die seitliche Versetzung der Gabel 3 einwirken, beispielsweise die vorgenannten Magnetventile, so dass die Gabel 3 zusammen mit den Scheinwerfern 4 und der Kamera 5 zur Seite bewegt werden, bis sie in der korrekten seitlichen Ausrichtung innerhalb eines Toleranzbereiches stehen, wie dies in Fig. 4c angezeigt ist. The truck receives information about which pallet is to be removed from the pallet rack via a remote control system, for example the control wire mentioned above. This information contains data relating to the position on the floor corresponding to the position of the pallet in question and the height at which the pallet lies. Alternatively, the number of the pallet can be specified in the vertical direction, for example the top, the third from the bottom, etc. When the truck has taken the selected position on the floor in which the fork 3 points to the pallet rack, the fork with the headlights 4 and the camera 5 raised. When the lower limit of the scanning range is reached, the headlights are switched on and the camera is started. Due to the fact that the pallets, depending on whether they are old or new, wet or dry, can be darker or lighter, every other image is estimated with a threshold value in the computer 21 which corresponds to very dark pallets and every other image with a threshold value which corresponds to the light palettes. The fork is raised to the upper limit of the scanning range and the computer stores the information as to whether an acceptable pallet has passed the field of view and which threshold value setting has registered the most “hits”. The best setting is locked and the fork 3 is slowly lowered for high precision and a reduction in the vibrations of the mast 2. Lowering continues until the pallet has been identified during a predetermined number of exposures in a sequence (possibly at different distances), whereupon the fork is stopped and the lateral error is determined. The control equipment 20 gives a signal depending on the size of the lateral error to the actuating equipment 22, which act on the devices for the lateral displacement of the fork 3, for example the aforementioned solenoid valves, so that the fork 3 together with the headlights 4 and the camera 5 are moved to the side until they are in the correct lateral alignment within a tolerance range, as indicated in Fig. 4c.

Nachdem die seitliche Positionierung vollständig durchgeführt wurde, wird die Gabel 3 wieder langsam abgesenkt, bis sie die Höhengrenze erreicht, in der die Kamera 5 nicht länger die Palette «sieht». Diese Höhengrenze ist als solche definiert, wo der erste Bruch in der Folge der identifizie5 After the lateral positioning has been carried out completely, the fork 3 is slowly lowered again until it reaches the height limit at which the camera 5 no longer “sees” the pallet. This height limit is defined as such where the first break in the sequence of identifie5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

637095 637095

renden Palettenbilder vom Computer 21 registriert wird. Um als wirksamer Bruch erkannt zu werden, muss eine Anzahl von Belichtungen ohne Registrierung eines Palettenbildes direkt nach dem ersten Bruch folgen. Der Computer 21 wird dann programmiert, die Gabel 3 um den zusätzlichen Abstand abzusenken, welcher erforderlich ist, um die Höhendifferenz zwischen der Höhe zu kompensieren, in der die optische Achse a der Kamera 5 auf die Gabeltasche 12 trifft, und wo die Gabelzinken in die Gabeltaschen 12 weisen (siehe Fig. 4a und 4b). renden pallet images from the computer 21 is registered. In order to be recognized as an effective break, a number of exposures must follow immediately after the first break without registering a pallet image. The computer 21 is then programmed to lower the fork 3 by the additional distance required to compensate for the height difference between the height at which the optical axis a of the camera 5 meets the fork pocket 12 and where the fork tines enter Fork pockets 12 have (see Fig. 4a and 4b).

Wenn die Gabel 3 auf diese Weise vertikal und seitlich ausgerichtet worden ist, verläuft der Vorgang auf normale Weise, d.h. die Gabel 3 wird in die Gabeltaschen 12 eingesetzt, wird möglicherweise mehr geneigt, wird so angehoben, dass die Palette vom Etagenboden des Palettenregals freikommt. Nicht dargestellte Kontaktstreifen oder dergleichen auf der Basis der Gabel können dann anzeigen, wenn die Gabel vollständig unter die Palette eingesetzt worden ist. Der Mast 2 wird dann in seine innerste Stellung bewegt und die Gabel in die Fahrstellung abgesenkt. If the fork 3 has been aligned vertically and laterally in this way, the process proceeds in a normal manner, i.e. the fork 3 is inserted into the fork pockets 12, may be inclined more, is raised so that the pallet is released from the floor of the pallet rack. Contact strips or the like, not shown, based on the fork can then indicate when the fork has been fully inserted under the pallet. The mast 2 is then moved to its innermost position and the fork is lowered into the driving position.

Durch die vorstehend beschriebene Aufhängung der Scheinwerfer 4 und der Kamera 5 an den vertikalen Führungen 7 kann die Vorrichtung auf entsprechende Weise dazu verwendet werden, Paletten vom Boden (siehe Fig. 4b) aufzugreifen. Due to the above-described suspension of the headlights 4 and the camera 5 on the vertical guides 7, the device can be used in a corresponding manner to pick up pallets from the floor (see FIG. 4b).

Zuzüglich zu der vertikalen Verschiebbarkeit können die Scheinwerfer 4 und die Kamera 5 entsprechend der Darstellung in Fig. lb und 3b verkippt werden, so dass sie gegen den Boden gerichtet werden können, um Markierungen auf dem Boden, wie beispielsweise Anhaltemarken, Lenkmarken oder dergleichen, zu identifizieren. In addition to the vertical displaceability, the headlights 4 and the camera 5 can be tilted, as shown in FIGS. 1b and 3b, so that they can be directed against the floor in order to mark on the floor, such as stop marks, steering marks or the like identify.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Anordnung zum Abkippen bzw. Verschwenken der Scheinwerfer 4 und der Kamera 5 um eine horizontale Achse. Die Scheinwerfer 4 und die Kamera 5 FIG. 6 schematically shows an arrangement for tilting or pivoting the headlights 4 and the camera 5 about a horizontal axis. The headlights 4 and the camera 5

sind mit einer Welle 6 verbunden, welche drehbar in Lagern 26 am unteren Ende der Führungen 7 gelagert ist. Eine Führung 7 trägt einen Elektromotor 27 mit einem Getriebe 28. Dieses Getriebe 28 ist mit einer ein Antriebszahnrad 30 auf-5 weisenden Ausgangswelle 29 versehen. Das Zahnrad 30 kämmt mit einem Zahnrad 31, welches eine fest mit der Welle 6 verbundene Nabe 32 aufweist. Wenn das Zahnrad 31 durch das Zahnrad 30 angetrieben wird, wird die Welle 6 konsequenterweise derart gedreht, dass die Scheinwerfer 4 und die io Kamera 5 nach vorne um einen bestimmten Winkel aus der Vertikalstellung geneigt werden können. Diese nach vorne geneigte Stellung dieser Teile ist in Fig. lb und 3 b dargestellt. are connected to a shaft 6 which is rotatably supported in bearings 26 at the lower end of the guides 7. A guide 7 carries an electric motor 27 with a gear 28. This gear 28 is provided with an output shaft 29 having a drive gear 30. The gearwheel 30 meshes with a gearwheel 31 which has a hub 32 which is fixedly connected to the shaft 6. When the gear 31 is driven by the gear 30, the shaft 6 is consequently rotated in such a way that the headlights 4 and the io camera 5 can be inclined forward from the vertical position by a certain angle. This forward inclined position of these parts is shown in Fig. Lb and 3 b.

Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kann ebenso für die Bestimmung einiger charakteristischer Dimensionen der 15 Palette verwendet werden, um unterschiedliche Palettentypen zu unterscheiden und festzustellen, dass die Palette nicht beschädigt worden ist. Der Computer 21 kann so programmiert sein, dass Paletten akzeptiert werden, die bis zu 85% der Ideal-Palette entsprechen, und dass Paletten, die unterhalb 20 dieses Limits liegen, abgewiesen werden. Auf diese Weise können nicht akzeptierte Paletten automatisch aussortiert werden. Die Vorrichtung kann selbst geeicht werden, wenn ein Lastwagen nach jedem Arbeitszyklus eine Testpalette passiert, welche gerade oberhalb der Annehmbarkeitsgrenze 25 liegt, um das «Sehen» der Vorrichtung zu testen, wenn beispielsweise die Scheinwerfer schwächer geworden sind. The device according to the invention can also be used to determine some characteristic dimensions of the pallet, to distinguish different types of pallets and to determine that the pallet has not been damaged. The computer 21 can be programmed to accept pallets that correspond to up to 85% of the ideal pallet and to reject pallets that are below 20 of this limit. In this way, unaccepted pallets can be automatically sorted out. The device can itself be calibrated if, after each working cycle, a truck passes a test palette which is just above the acceptance limit 25 in order to test the "seeing" of the device, for example if the headlights have become weaker.

Die vorbeschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich ein Ausführungsbeispiel dar, so dass zahlreiche Veränderungen möglich sind, die innerhalb des Schutzumfangs der 30 Erfindung liegen. So ist es vorstellbar, die Lichtquellen an den Unterseiten der Gabelzinken anzubringen und eine getrennte Lichtquelle zur Beleuchtung des Bodens zu verwenden, wenn nur die Kamera verschwenkt und auf den Boden gerichtet wird. The above-described embodiments are only one embodiment, so that numerous changes are possible that are within the scope of the invention. So it is conceivable to attach the light sources to the undersides of the forks and to use a separate light source to illuminate the ground if only the camera is pivoted and directed towards the ground.

4 Blatt Zeichnungen 4 sheets of drawings

Claims

637095

PATENT CLAIMS

1. Device for aligning a movable object, for example a lifting means or a tool, in a specific position relative to a second object, for example a load or a workpiece, characterized by light-emitting means (4) for illuminating the second object (L), see above that an image of light and dark areas is created on the second object,

a photoelectric detector (5) which is movable together with the movable object (3) for scanning the image, an electronic control device (20) which is connected to the photoelectric detector (5) for receiving signals thereof, and an actuating equipment ( 22) for the movable object, which is connected to the control equipment (20) in order to receive signals from the control equipment and to align the movable object (3) in dependence on the signals from the photoelectric detector (5) to the control equipment (20).

2. forklift with device according to claim 1,

characterized in that the light emitting means (4) and the photoelectric detector (5) can be moved together with a load fork (3) of the forklift.

3. Forklift according to claim 2, characterized in that the light emitting means (4) and the photoelectric detector (5) in the vicinity of the rear portion of the fork (3) and vertically limited relative to the fork (3) are displaceable.

4. Forklift according to claim 3, characterized in that the light emitting means (4) and the photoelectric detector (5) are connected to vertical guides (7) which are vertically displaceable in bearings (8) connected to the fork (3), and that the light-emitting means (4) are arranged behind the fork tines, whereby the light-emitting means (4) and the photoelectric detector (5) move relative to the fork from a lower position determined by a stop (13) below the fork (3) to an upper position the height of the fork or above the fork.

5. forklift according to one of claims 2 to 4,

characterized in that the light-emitting means (4) and the photoelectric detector (5) are pivotally connected to the fork (3) in such a way that they can be directed onto the support surface of the forklift truck.

6. forklift according to one of claims 2 to 5,

characterized in that the photoelectric detector (5) is arranged inclined relative to the light emitting means (4) so that the optical axis (a) of the detector (5) forms an angle (a) with the optical axis of the light emitting means (4).

7. Forklift according to one of claims 2 to 6,

characterized in that the light emitting means (4) consists of a pair of spaced headlights, between which the photoelectric detector (5) is arranged.

8. Forklift according to claim 7, characterized in that the photoelectric detector (5) is arranged a little higher than the headlights (4) and is inclined relative to these.

9. Forklift according to claim 7 or 8, characterized in that the distance between the headlights (4) is greater than the distance between the tines of the forks (3), so that the headlights (4) are arranged outside the fork tines.

10. Forklift according to one of claims 2 to 9, characterized in that the photoelectric detector (5) has a plurality of photodiodes arranged in a line.

11. Forklift according to one of claims 2 to 10,

characterized in that the electronic control equipment (20) is designed such that it compares the exposures of the photoelectric detector (5) with two different threshold values, one value being associated with very dark objects and the other with very bright objects.

12. Forklift according to one of claims 2 to 11, characterized in that the electronic control equipment (20) comprises a microcomputer (21).

13. Forklift according to claim 10 or 11, characterized in that the electronic control equipment (20) is intended to evaluate the exposures of the detector (5) so that all objects are sorted out, their appearance to a predetermined extent from a certain appearance deviates.